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Hintergrund der Erfindung und Anführung des verwandten Stands der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfdichtung, die zwischen zwei Motorgliedern, wie zum Beispiel einem Zylinderkopf, einem Zylinderblock und dergleichen, eines Motors zur Abdichtung angeordnet ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Wenn die Zylinderkopfdichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock (Zylinderkörper) eines Kraftfahrzeugmotors (Verbrennungsmotors) angeordnet ist, wird die Zylinderkopfdichtung durch Kopfschrauben festgezogen, um Fluide, wie zum Beispiel Verbrennungsgas, Öl, Kühlwasser und dergleichen, abzudichten.
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In jüngerer Zeit ist man als Verfahren zur Gewichtsreduzierung eines Motors auf die Verwendung einer Aluminiumlegierung als Motormaterial übergegangen, und ein Motor wird dünner ausgeführt, was zu einer geringeren Steifigkeit des Motors führt. Demgemäß wird angesichts des Abdichtungszustands einer jüngeren Kopfdichtung für einen Mehrzylindermotor tendenziell die Gefahr eines Versagens lokaler Verbrennungsgasleckage erhöht. Die Hauptfaktoren sind Erhöhungen der lokal niedrigeren Steifigkeit eines Motors und eine unausgeglichene Temperaturverteilung.
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Insbesondere ist bei geringerer Steifigkeit des Motors die Festziehkraft begrenzt, wenn die Dichtung festgezogen wird. Demgemäß neigt Dichtungsoberflächendruck dazu, um eine Brennkammer (Zylinderbohrung) herum geringer zu werden. Als Gegenmaßnahme zu geringer werdendem Dichtungsoberflächendruck wird zur Verstärkung des Oberflächendrucks der gesamte Oberflächendruck an einem Dichtungsteil und um eine Brennkammer herum erhöht, und das Wulstmaterial wird gegen ein Material mit Federwirkung ausgetauscht. Des Weiteren wird gemeinhin ein eine Verstärkungsplatte als Unterlegscheibe verwendendes Verfahren eingesetzt.
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Aus der
DE 195 12 650 A1 ist eine Zylinderkopfdichtung bekannt, mit einer Trägerplatte, die Dichtraupen aus einem elastomeren Material aufweist.
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Die
DE 102 13 900 A1 schlägt eine Zylinderkopfdichtung mit umgebördelten Verstärkungsbereichen vor, die durch Heraustrennen eines Bereichs einer Platte und Umbiegen gebildet sind.
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In ähnlicher Weise zeigt die
DE 101 23 486 A1 Dichtungsabschnitte mit einer Ausnehmung, die umgebördelt sind, wodurch die Flächenpressung lokal reduziert werden soll.
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Eine mehrlagige, aus Metall hergestellte Zylinderkopfdichtung ist aus der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2006 009 425 A1 bekannt.
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Schließlich offenbart die
JP 2000-065210 A eine Zylinderkopfdichtung, bei der um die Schraublöcher Halbwülste gebildet sind.
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Als eine der Maßnahmen wurde bei einer zur Verstärkung des Oberflächendrucks mit einem Dichtwulst um die Brennkammer herum versehenen Metalldichtung eine Metalldichtung mit einem Schlitz zur Verringerung der Steifigkeit des Dichtwulstes außerhalb des Dichtwulstes um die Brennkammer herum, mit Ausnahme eines Raums zwischen den benachbarten Brennkammern, versehen, um das Festziehvermögen zwischen benachbarten Brennkammern zu verbessern (siehe zum Beispiel die japanische Patentveröffentlichung Nr. TOKKAI
JP 2001-132843 A ).
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Da die Festziehkraft zwischen den Brennkammern durch die Steifigkeit des Dichtwulstes um die Brennkammer herum, mit Ausnahme des Raums zwischen den Brennkammern, ungenügend ist, wird bei der Metalldichtung die Wulststeifigkeit des Dichtwulstes teilweise durch den Schlitz eingestellt, um dadurch das Festziehvermögen zu verbessern.
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Andererseits weist die Zylinderkopfdichtung Teile, die zur Abdichtung beitragen, so zum Beispiel den Dichtwulst und dergleichen um die Brennkammer, eine Wasseröffnung, eine Fluidöffnung, ein Schraubenloch und dergleichen herum, und die anderen Teile, außer dem oben beschriebenen Teil, auf. Die Festziehkräfte durch die Festziehschrauben werden in erster Linie auf den zur Abdichtung beitragenden Teil aufgebracht, aber auch auf andere Teile. Die Oberflächendrücke sind an den anderen Teilen niedrig, und Teile der Klemmkräfte tragen nicht direkt zur Abdichtung bei, da die Abmessungen relativ groß sind. Somit besteht das Problem, dass die Klemmbelastung zur Abdichtung nicht ausreichend zur Abdichtung verwendet werden kann.
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Des Weiteren wird bei der geringeren Steifigkeit des Motors der Zylinderkopf verformt und krümmt sich in einem Mittelteil einer Verbindungsfläche für eine Tülle und einen Wulst der Brennkammeröffnung konkav nach unten. Demgemäß besteht das Problem einer Beeinträchtigung des Dichtungsvermögens zwischen den Verbindungsflächen.
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Zur Lösung des Problems ist eine Metalldichtung an beiden Enden in ihrer Längsrichtung mit Vorsprüngen versehen worden, die wärmebeständig, nicht komprimierbar und nicht verformbar sind. Beim Festziehen der Festziehschrauben wird ein Raum zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock an den beiden Enden in Längsrichtung des Motors nicht schmal. Deshalb wird die Verbindungsfläche des Zylinderkopfs am Längsmittelteil nicht konkav nach unten verformt, wodurch ein Krümmen verhindert wird (siehe zum Beispiel die japanische Veröffentlichung Nr. TOKKAI JP H09- 292 027 A.
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Der Vorsprung ist durch Siebdruck mit einem Fluidbeschichtungsmaterial, wie zum Beispiel einem Epoxidharz oder dergleichen, und einer Füllung aus einer harten Kunstharzschicht, wie zum Beispiel dem Epoxidharz, in einem Innenraum eines integral in einer Metallplatte vorgesehenen Prägewulstes ausgebildet. Deshalb besteht das Problem, dass das Gewicht des Vorsprungs leicht erhöht wird, wodurch der Epoxidharz-Beschichtungsprozess aufwendiger wird.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für die oben beschriebenen Probleme bereit. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Zylinderkopfdichtung, die mit einem Ausnehmungsabschnitt zur Verringerung des Oberflächendrucks versehen ist, um dadurch den Oberflächendruck an dem Teil zu reduzieren, der nicht direkt zum Dichtungsoberflächendruck beiträgt. Deshalb wird die Klemmlast des reduzierten Oberflächendrucks für den Dichtungsoberflächendruck verwendet, um dadurch den Dichtungsoberflächendruck um die Brennkammer herum zu erhöhen. Demgemäß kann ein ausgezeichnetes Dichtungsvermögen erreicht werden.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Erfindung hervor.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Zylinderkopfdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
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Gemäß der Struktur ist ein Teil des flachen Teils in der Metallstrukturplatte, das ohne Dichtwulst für die Brennkammeröffnung vorgesehen ist, das heißt ein Teil mit geringem Oberflächendruck, ausgeschnitten, um den Ausnehmungsabschnitt zur Reduzierung des Oberflächendrucks bereitzustellen. Deshalb wird nutzlose Klemmlast, die nicht zur Abdichtung beiträgt, einem Wulstteil zugeordnet, um dadurch das Dichtungsvermögen zu verbessern.
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Bei der obigen Zylinderkopfdichtung ist eine Zylinderkopfdichtung, die mit Schraubenlöchern um die Brennkammer herum versehen ist, mit einem Ausnehmungsabschnitt zur Reduzierung von Oberflächendruck ausgebildet. Der Ausnehmungsabschnitt ist an einem Teil vorgesehen, der von dem Schraubenloch und einem Rand der Zylinderkopfdichtung, an dem keine Brennkammeröffnung ausgebildet ist, umgeben ist.
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Als Alternative dazu ist bei der obigen Zylinderkopfdichtung der Ausnehmungsabschnitt zur Reduzierung des Oberflächendrucks so vorgesehen, dass er ein Eckteil des Schraubenlochs teilweise umgibt, das sich an einer Ecke der Zylinderkopfdichtung befindet.
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Durch die Bereitstellung des Ausnehmungsabschnitts zur Reduzierung des Oberflächendrucks um das Schraubenloch herum wird die Klemmlast am Wulst um das Schraubenloch herum erhöht, um dadurch insbesondere eine Durchbiegung des Kopfes und eine Verformung der Bohrung zu vermindern. Demgemäß kann ein ausgezeichnetes Dichtungsvermögen an einer Zylinderbohrung erzielt werden.
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Des Weiteren erscheint bei der obigen Zylinderkopfdichtung der Ausnehmungsabschnitt nicht an der Oberfläche zur Beeinflussung einer Kontaktfläche mit einem Motorglied, wenn eine aus mehr als drei Metallplatten gebildete Zylinderkopfdichtung mit dem Ausnehmungsabschnitt zur Reduzierung des Oberflächendrucks in einer Zwischenmetallplatte versehen ist. Deshalb kann der Oberflächendruck an dem zur Reduzierung des Oberflächendrucks mit dem Ausnehmungsabschnitt versehenen Teil reduziert werden.
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Gemäß der Metalldichtung der vorliegenden Erfindung ist der Ausnehmungsabschnitt zur Reduzierung des Oberflächendrucks an einem Teil des flachen Teils in der Metallbasisplatte vorgesehen, das keinen Dichtwulst für die Brennkammer aufweist. Demgemäß wird die nutzlose Klemmlast, die nicht zur Abdichtung beiträgt, dem Wulstteil zugeordnet, um dadurch das Dichtungsvermögen zu verbessern.
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Darüber hinaus wird durch Bereitstellung des Ausnehmungsabschnitts zur Reduzierung des Oberflächendrucks um das Schraubenloch herum insbesondere die Klemmlast am Wulst um das Schraubenloch herum erhöht, um dadurch ein Durchbiegen des Kopfs und eine Verformung der Bohrung zu vermindern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht, die eine Metalldichtung einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1;
- 3 ist eine Teildraufsicht, die eine Metalldichtung einer anderen Struktur nach einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in 3.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
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Als Nächstes werden Ausführungsformen einer Zylinderkopfdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Die 1 bis 4 zeigen schematisch veranschaulichende Zeichnungen, die zum leichten Verständnis eine Struktur zeigen. Somit unterscheiden sich die Größen der Brennkammern, Schraubenlöcher und Dichtwülste, die Abmessungen der Ausnehmungsabschnitte zur Reduzierung des Oberflächendrucks, die Dicke der Metallbasisblatte und dergleichen von den tatsächlichen Größen.
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Die Zylinderkopfdichtung ist eine Metalldichtung, die zwischen Motorgliedern, wie zum Beispiel einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock (Zylinderkörper), eines Motors angeordnet ist. Die Zylinderkopfdichtung dichtet Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck in der Brennkammer (Zylinderbohrung) und Fluide, wie zum Beispiel Kühlwasser und Öl, das durch den Kühlwasserkanal bzw. den Kühlölkanal fließt, ab.
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Die Zylinderkopfdichtung ist aus einer einzigen oder mehreren Metallplatten (Metallbasisplatten), die aus einer weichen Stahlplatte, einem rostfreien geglühten Material (Glühmaterial), rostfreiem thermischen Frischmaterial (Federstahlplatte) und dergleichen bestehen, hergestellt. Des Weiteren ist die Zylinderkopfdichtung gemäß einer Form des Motorglieds, wie zum Beispiel des Zylinderblocks oder dergleichen, hergestellt und umfasst die Brennkammern, Fluidöffnungen zur Zirkulation des Kühlwassers und des Motoröls, Kopfschraubenlöcher zum Festziehen von Kopfschrauben und dergleichen.
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Eine Zylinderkopfdichtung 1 einer in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform ist eine mit drei Metallplatten 10, 20 und 30 geschichtete Zylinderkopfdichtung für einen Mehrzylindermotor. Um die Brennkammeröffnungen 2 herum sind Vollwülste 3 als Dichtwülste in der ersten Metallstrukturplatte 10 und der dritten Metallstrukturplatte 30 der drei Metallstrukturplatten vorgesehen. Des Weiteren sind Schraubenlöcher 4 um die Brennkammeröffnungen 2 herum und Halbwülste 5 zum Abdichten um jedes Schraubenloch 4 herum vorgesehen.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind in irgendwelche der Metallstrukturplatten 10, 20 und 30 (in der Metallstrukturplatte 20 in 2) an einem flachen Teil, außer an den Dichtwülsten 3 und 5, Ausnehmungsabschnitte (Schlitze) 6 zur Reduzierung von Oberflächendruck vorgesehen. Die Ausnehmungsabschnitte 6 beeinflussen nicht die Steifigkeit der Dichtwülste 3 der Brennkammeröffnungen 2. Bei der Struktur nach den 1 und 2 sind die Ausnehmungsabschnitte 6 an Teilen, die von dem Schraubenloch 4 und einem Rand 1a (oder 1b) der Zylinderkopfdichtung 1 umgeben sind, wo die Brennkammeröffnungen 2 nicht angeordnet sind, das heißt einem schraffierten Teil in 2, vorgesehen.
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Gemäß der Struktur ist ein Teil des flachen Teils in der Metallbasisplatte 20, der kein Dichtungsmittel, wie zum Beispiel die Dichtwülste 3 für die Brennkammeröffnungen 2 und die Dichtwülste 5 für die Schraubenlöcher 4 und dergleichen aufweist, ausgeschnitten, um die Ausnehmungsabschnitte 6 bereitzustellen. Deshalb wird eine nutzlose Klemmlast, die nicht zur Abdichtung beiträgt, den Wulstteilen zugeordnet, um dadurch das Dichtungsvermögen zu verbessern.
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Bei der Struktur von 2 ist der Ausnehmungsabschnitt 6 zur Reduzierung des Oberflächendrucks in der Metallstrukturplatte 20 als eine Zwischenplatte vorgesehen. Deshalb erscheint der Ausnehmungsabschnitt 6 zur Reduzierung des Oberflächendrucks nicht an der Oberfläche der Dichtung 1, so dass der Ausnehmungsabschnitt das Motorglied nicht berührt, um Kratzer durch den Eckteil des Ausnehmungsabschnitts 6 zu verursachen. Das heißt, hinsichtlich der Flächenplatten 10 und 30, die die Motorglieder berühren, besteht keine Änderung gegenüber einer herkömmlichen Zylinderkopfdichtung, sondern der Oberflächendruck kann an dem Teil reduziert werden, an dem der Ausnehmungsabschnitt 6 zur Reduzierung des Oberflächendrucks vorgesehen ist.
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Als Nächstes wird eine Zylinderkopfdichtung 1A einer zweiten Ausführungsform, die in den 3 und 4 gezeigt wird, erläutert. Die Zylinderkopfdichtung 1A ist eine mit zwei Metallstrukturplatten 10A und 20A für einen Mehrzylindermotor geschichtete Zylinderkopfdichtung. Die Vollwülste 3 sind als Dichtwülste um die Brennkammeröffnungen 2 in der Metallstrukturplatte 20A vorgesehen. Des Weiteren sind die Schraubenlöcher 4 um die Brennkammeröffnungen 2 herum und die Halbwülste um jedes Schraubenloch 4 herum vorgesehen.
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An der Ecke der zweiten Metallstrukturplatte 20A der Zylinderkopfdichtung 1A ist ein Ausnehmungsabschnitt 6A zur Reduzierung des Oberflächendrucks so vorgesehen, dass er ein Eckteil des Schraubenlochs 4, as sich an einer Ecke der Zylinderkopfdichtung 1A befindet, teilweise umgibt. Durch Bereitstellung des Ausnehmungsabschnitts 6A zur Reduzierung des Oberflächendrucks um das Schraubenloch 4 herum wird insbesondere der Dichtungsoberflächendruck an der Halbwulst 5 um das Schraubenloch 4 herum vergrößert, wodurch ein Durchbiegen des Kopfs und eine Verformung einer Bohrung vermindert wird. Demgemäß kann ein ausgezeichnetes Dichtungsvermögen an der Brennkammeröffnung 2 erzielt werden.
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Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die besonderen Ausführungsformen der Erfindung erläutert worden ist, dient diese Erläuterung nur der Veranschaulichung und wird nur durch die angehängten Ansprüche eingeschränkt.
